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BE1026021B1 - Power switch control - Google Patents

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BE1026021B1
BE1026021B1 BE20185091A BE201805091A BE1026021B1 BE 1026021 B1 BE1026021 B1 BE 1026021B1 BE 20185091 A BE20185091 A BE 20185091A BE 201805091 A BE201805091 A BE 201805091A BE 1026021 B1 BE1026021 B1 BE 1026021B1
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current
switching
signal
reference value
designed
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BE20185091A
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Thorsten Schulte
Raphael Knoke
Sergej Migulkin
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Phoenix Contact Gmbh & Co
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Publication date
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Priority to US16/965,094 priority patent/US11290004B2/en
Priority to CN201980011728.5A priority patent/CN111727550B/en
Priority to EP19701552.2A priority patent/EP3753095B1/en
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Abstract

Stromschaltersteuerung (100) mit einem ersten Stromschaltregler (103-1), wobei der erste Stromschaltregler (103-1) ausgebildet ist, auf Grundlage eines Stormreferenzwerts (105-1)und eines ersten Strommesswerts (109-1) eines Stromflusses durch den ersten steuerbaren Schalter (101-1) ein erstes PWM-Schaltsignal zu erzeugen, worbei der erste steuerbare Schalter (101-1) ausgebildet ist, entsprechend dem ersten PWM-Schaltsignal von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand überzugenhen, einem zweiten Stromschaltregler (103-2), wobei der zweite Stromschaltregler (103-2) ausgebildet ist, auf Grundlage eines Stromreferenzwerts (105-2) und eines zweiten Strommesswerts (109-2) eines Stromflusses durch den zweiten steuerbaren Schalter (101-2) ein zweites PWM-Schaltsignal zu erzeugen, wobei der zweite steuerbare schalter (101-2) ausgebildet ist, entsprechend dem zweiten PWM-Schaltsignal von einem dritten Schaltzustand in einen vierten Schaltzustand überzugehen, und einem Referenzwertregler (111), welcher ausgebildet ist, auf Grundlage des ersten PWM-Schaltsignals und des zweiten PWM-Schaltsignals den Stromreferenzwert (105-1, 105-2) jeweils separat für den ersten Stromschaltregler (103-1) und den zweiten Stromschaltregler (103-2) zu ändern.A current switch controller (100) comprising a first current switching regulator (103-1), wherein the first current switching regulator (103-1) is configured based on a current reference value (105-1) and a first current reading (109-1) of a current flow through the first controllable one Switch (101-1) to generate a first PWM switching signal, wherein the first controllable switch (101-1) is designed to pass from a first switching state to a second switching state according to the first PWM switching signal, a second current switching regulator (103-2 ), wherein the second current switching regulator (103-2) is configured to supply a second PWM switching signal based on a current reference value (105-2) and a second current measurement value (109-2) of current flow through the second controllable switch (101-2) generate, wherein the second controllable switch (101-2) is adapted to transition from a third switching state to a fourth switching state according to the second PWM switching signal, and a reference value controller (111), which is configured, based on the first PWM switching signal and the second PWM switching signal, the current reference value (105-1, 105-2) separately for the first current switching regulator (103-1) and the second current switching regulator (103 -2) to change.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Stromschaltersteuerung zur Schaltzeitregelung von steuerbaren Stromschaltern.The present disclosure relates to a current switch control for switching time control of controllable current switches.

Stromschaltersteuerungen werden insbesondere zur Steuerung von Stromsignalen mehrerer verschachtelter Konverter eingesetzt, um mittels abwechselnder Schaltung der verschachtelten Konverter aus einzelnen Stromsignalen ein Summensignal, insbesondere ein Gleichspannungssignal zu generieren. Um insbesondere hochfrequente Wechselspannungsanteile in dem Summensignal zu unterbinden, kann es notwendig sein einen Stromfluss von dem jeweiligen verschachtelten Konverter zu einem elektrischen Verbraucher in Abhängigkeit von einer Ausgangsstromstärke des jeweiligen verschachtelten Konverters zu schalten. Üblicherweise werden mindestens zwei verschachtelte Konverter um eine halbe Schaltperiode phasenversetzt geschaltet um ein Summensignal aus zwei gleichpoligen Halbwellen zu erzeugen.Current switch controls are used in particular to control current signals of a plurality of interleaved converters in order to generate a sum signal, in particular a direct voltage signal, from individual current signals by alternately switching the interleaved converters. In order to prevent in particular high-frequency AC voltage components in the sum signal, it may be necessary to switch a current flow from the respective nested converter to an electrical consumer as a function of an output current strength of the respective nested converter. Usually, at least two interleaved converters are switched out of phase by half a switching period in order to generate a sum signal from two equipolar half-waves.

Da der jeweilige Schaltzeitpunkt in Abhängigkeit der jeweiligen Ausgangsstromstärke bestimmt sein kann, kann eine präzise Strommessung notwendig sein, siehe „Digital current balancing for an interleaved boost PFC“; Texas Instruments. Eine präzise Strommessung kann jedoch in nachteiliger Weise mit erhöhten Herstellungskosten der Stromschaltersteuerung verbunden sein. Ein aus einer fehlerbehafteten Strommessung ermittelter Schaltzeitpunkt kann von dem idealen Schaltzeitpunkt abweichen, sodass das Summensignal in nachteiliger Weise Wechselspannungsanteile aufweisen kann. Insbesondere kann eine Wechselspannungsleistung übertragen werden, welche einen vorbestimmten frequenzabhängigen Leistungsgrenzwert übersteigt.Since the respective switching time can be determined depending on the respective output current, a precise current measurement may be necessary, see "Digital current balancing for an interleaved boost PFC"; Texas Instruments. However, precise current measurement can be disadvantageously associated with increased manufacturing costs of the power switch control. A switching point in time determined from a faulty current measurement can deviate from the ideal switching point in time, so that the sum signal can have AC components in a disadvantageous manner. In particular, an AC power can be transmitted which exceeds a predetermined frequency-dependent power limit.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Stromschaltersteuerungen bereitzustellen, welche mit einem kosten- und/oder bauteilreduzierten Strommessgerät eine präzise Schaltung von Stromsignalen zu einem Summensignal mit reduzierten Wechselspannungsanteilen realisiert.It is the object of the present disclosure to provide a current switch control which, with a cost and / or component-reduced current measuring device, realizes a precise switching of current signals to a sum signal with reduced AC voltage components.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.This object is solved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the description and the accompanying figures.

2018/50912018/5091

BE2018/5091BE2018 / 5091

Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch eine Stromschaltersteuerung gelöst werden kann, welche zusätzlich zu einem Stromschaltregler für jeden steuerbaren Stromschalter, einen Referenzwertregler aufweist. Der Referenzwertregler ist ausgebildet, fehlerbehaftete Strommessung von Strommessgeräten, welche den Stromfluss durch den jeweiligen steuerbaren Schalter erfassen, durch Ändern eines Stromreferenzwerts auszugleichen. Dem jeweiligen Stromschaltregler sind der angepasste Stromreferenzwert und der jeweils gemessene Strommesswert als Eingangsparameter bereitgestellt, wobei der jeweilige Stromschaltregler ein Schaltsignal für den jeweiligen steuerbaren Schalter erzeugt. Der Referenzwertregler nutzt eine Differenz der Schaltsignale der jeweiligen Stromschaltregler, um den Stromreferenzwert zu regeln.The present disclosure is based on the finding that the above object can be achieved by a current switch control which, in addition to a current switching regulator, has a reference value regulator for each controllable current switch. The reference value controller is designed to compensate for defective current measurement of current measuring devices, which measure the current flow through the respective controllable switch, by changing a current reference value. The respective current switching regulator is provided with the adapted current reference value and the respectively measured current measured value as input parameters, the respective current switching regulator generating a switching signal for the respective controllable switch. The reference value controller uses a difference in the switching signals of the respective current switching controllers to regulate the current reference value.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung eine Stromschaltersteuerung zur Schaltzeitregelung von steuerbaren Schaltern. Die Stromschaltersteuerung umfasst einen ersten steuerbaren Schalter, welcher einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand aufweist, und einem ersten Stromschaltregler zur Schaltsteuerung des ersten steuerbaren Schalters. Der erste Stromschaltregler ist ausgebildet, auf Grundlage eines Stromreferenzwerts und eines von einem weiteren Strommessgerät erfassten ersten Strommesswerts eines Stromflusses durch den ersten steuerbaren Schalter ein erstes pulsweitenmoduliertes Schaltsignal zur Steuerung des ersten steuerbaren Schalters zu erzeugen. Ferner ist der erste steuerbare Schalter ausgebildet, entsprechend dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand überzugehen.According to a first aspect, the disclosure relates to a current switch control for switching time regulation of controllable switches. The current switch control comprises a first controllable switch, which has a first switching state and a second switching state, and a first current switching regulator for switching control of the first controllable switch. The first current switching regulator is designed to generate a first pulse-width-modulated switching signal for controlling the first controllable switch on the basis of a current reference value and a first current measured value of a current flow through the first controllable switch that is detected by a further current measuring device. Furthermore, the first controllable switch is designed to transition from the first switching state into the second switching state in accordance with the second pulse-width-modulated switching signal.

Die Stromschaltersteuerung umfasst ferner einen zweiten steuerbaren Schalter, welcher einen dritten Schaltzustand und einen vierten Schaltzustand aufweist, und einen zweiten Stromschaltregler zur Schaltsteuerung des zweiten steuerbaren Schalters. Der zweite Stromschaltregler ist ausgebildet, auf Grundlage eines Stromreferenzwerts und eines von einem Strommessgerät erfassten zweiten Strommesswerts eines Stromflusses durch den zweiten steuerbaren Schalter ein zweites pulsweitenmoduliertes Schaltsignal zur Steuerung des zweiten steuerbaren Schalters zu erzeugen. Der zweite steuerbare Schalter ist ferner ausgebildet, entsprechend dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal von dem dritten Schaltzustand in den vierten Schaltzustand überzugehen.The current switch control further comprises a second controllable switch, which has a third switching state and a fourth switching state, and a second current switching regulator for switching control of the second controllable switch. The second current switching regulator is designed to generate a second pulse-width-modulated switching signal for controlling the second controllable switch on the basis of a current reference value and a second current measured value of a current flow detected by a current measuring device. The second controllable switch is also designed to transition from the third switching state to the fourth switching state in accordance with the second pulse-width-modulated switching signal.

Weiterhin umfasst die Stromschaltersteuerung einen Referenzwertregler, welcher ausgebildet ist, auf Grundlage des ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignals und desFurthermore, the current switch control comprises a reference value controller, which is designed on the basis of the first pulse-width-modulated switching signal and the

2018/5091 3 BE2018/5091 zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignals den Stromreferenzwert jeweils separat für den ersten Stromschaltregler und den zweiten Stromschaltregler zu ändern.2018/5091 3 BE2018 / 5091 second pulse-width modulated switching signal to change the current reference value separately for the first current switching regulator and the second current switching regulator.

Die Stromschaltersteuerung kann insbesondere für verschachtelte Leistungsfaktorkorrektur Schaltungen (PFC) zur Steuerung eines Ausgangssignals genutzt werden. Für diese Schaltungen kann es notwendig sein Grenzwerte bezüglich der Wechselstromanteile des Ausgangssignals nicht zu überschreiten. Die Grenzwerte können beispielsweise in einer Gerätespezifikation definiert sein, wobei ein Betrieb der Schaltung an die Einhaltung der Gerätespezifikation gebunden sein kann. Insbesondere kann es notwendig sein die Grenzwertkurve EMC class A nach DNV-GL Class Guideline durch Signalpegel des Ausgangssignals nicht zu überschreiten.The power switch control can be used in particular for nested power factor correction circuits (PFC) to control an output signal. For these circuits it may be necessary not to exceed limit values for the AC components of the output signal. The limit values can be defined, for example, in a device specification, operation of the circuit being tied to compliance with the device specification. In particular, it may be necessary not to exceed the limit curve EMC class A according to DNV-GL Class Guideline due to the signal level of the output signal.

Ein anzunehmender Wechselstromanteil des Ausgangssignals kann reduziert sein, falls die steuerbaren Schalter eine gleiche Schaltzeit erfahren. Eine Genauigkeit der Schaltzeit kann proportional zu einem Messfehler der Strommessgeräte sein, sodass mit einer zunehmenden Abweichung des jeweiligen Strommesswerts von der tatsächlichen Stromstärke des durch den jeweiligen Schalter fließenden Stroms eine Abweichung von einem idealen Schaltzeitpunkt zunehmen kann. Demnach können die Schaltzeitpunkte der steuerbaren Schalter von einem ideal phasenversetzten Anschalten abweichen, sodass sich der Strom, der durch den ersten steuerbaren Schalter fließt, mit dem weiteren Strom, der durch den zweiten steuerbaren Schalter fließt überlagert. Dadurch können Signalanteile generiert werden, welche gegenüber dem Ausgangssignal eine erhöhte Frequenz aufweisen.An assumed AC component of the output signal can be reduced if the controllable switches experience the same switching time. An accuracy of the switching time can be proportional to a measurement error of the current measuring devices, so that with an increasing deviation of the respective current measured value from the actual current strength of the current flowing through the respective switch, a deviation from an ideal switching time can increase. Accordingly, the switching times of the controllable switches can deviate from an ideal phase-shifted switching on, so that the current that flows through the first controllable switch is superimposed on the further current that flows through the second controllable switch. As a result, signal components can be generated which have a higher frequency than the output signal.

Eine Messungenauigkeit des Strommessgeräts, welches durch einen Strommesswiderstand gebildet ist, kann gegenüber anderen Strommessgeräten größer sein, wobei eine Abweichung des von dem Strommessgerät bereitgestellten Strommesswerts mittels dem Referenzwertregler kompensiert werden, sodass die Schaltzeiten der steuerbaren Schalter synchron sein können. Der Referenzwertregler kann insbesondere eine zusätzliche Regelstufe sein, welche die Eingangssignale der Stromschaltregler regelt und mit dem jeweiligen Stromschaltregler eine zweistufige Regeleinheit bildet.A measurement inaccuracy of the current measuring device, which is formed by a current measuring resistor, can be greater compared to other current measuring devices, with a deviation of the current measuring value provided by the current measuring device being compensated for by means of the reference value controller, so that the switching times of the controllable switches can be synchronous. The reference value controller can in particular be an additional control stage, which controls the input signals of the current switching regulator and forms a two-stage control unit with the respective current switching regulator.

Mit dem den Stromschaltreglern vorgeschalteten Referenzwertregler kann vorteilhafterweise auf eine präzise Strommessung verzichtet werden und ein fehlerbehafteter Strommesswert durch eine Regelung des StromreferenzwertsWith the reference value regulator connected upstream of the current switching regulators, it is advantageously possible to dispense with a precise current measurement and an erroneous current measured value by regulating the current reference value

2018/5091 4 BE2018/5091 ausgeglichen werden. Dadurch können insbesondere systematische Fehler und/oder konstante Betragsfehler des Strommesswerts kompensiert werden.2018/5091 4 BE2018 / 5091. As a result, systematic errors and / or constant magnitude errors of the current measured value can be compensated in particular.

Vorteilhafterweise ist eine Kombination aus Referenzwertregler und Strommessgeräten mit höheren Toleranzbereichen günstiger herstellbar als ein Strommessgerät mit vergleichsweise geringeren Toleranzbereichen, sodass die Stromschaltersteuerung günstiger herstellbar ist. Insbesondere können Bauteilkosten für die Stromschaltersteuerung reduziert sein, falls der Referenzwertregler als Teil eines Softwareprogramms auf einem digitalen Signalprozessor ausführbar ist, wobei das Softwareprogramm auch den ersten Stromschaltregler und den zweiten Stromschaltregler umfasst.Advantageously, a combination of reference value controller and current measuring devices with higher tolerance ranges can be produced more cheaply than a current measuring device with comparatively smaller tolerance ranges, so that the current switch control can be produced more cheaply. In particular, component costs for the current switch control can be reduced if the reference value regulator can be executed as part of a software program on a digital signal processor, the software program also comprising the first current switching regulator and the second current switching regulator.

Die steuerbaren Schalter können ausgebildet sein, zwischen den jeweiligen Schaltzuständen entsprechend dem pulsweitenmodulierten Schaltsignal zu wechseln. In dem ersten Schaltzustand kann der erste steuerbare Schalter ausgebildet sein, einen elektrischen Strom durch den ersten steuerbaren Schalter zu leiten und in dem zweiten Schaltzustand kann der erste steuerbare Schalter ausgebildet sein, eine Stromleitung durch den ersten steuerbaren Schalter zu unterbinden. Entsprechend kann der zweite steuerbare Schalter ausgebildet sein, in dem dritten Schaltzustand einen elektrischen Strom durch den zweiten steuerbaren Schalter zu leiten und in dem vierten Schaltzustand, eine Stromleitung durch den zweiten steuerbaren Schalter zu unterbinden.The controllable switches can be designed to switch between the respective switching states in accordance with the pulse-width-modulated switching signal. In the first switching state, the first controllable switch can be designed to conduct an electrical current through the first controllable switch, and in the second switching state the first controllable switch can be designed to prevent current conduction through the first controllable switch. Accordingly, the second controllable switch can be designed to conduct an electrical current through the second controllable switch in the third switching state and to prevent current conduction through the second controllable switch in the fourth switching state.

In einer Ausführungsform weist der erste Stromschaltregler einen ersten proportionalenintegrierenden-derivativen (PID) Regler auf und ist ausgebildet, den ersten Strommesswert auf Grundlage des Stromreferenzwerts zu verarbeiten, insbesondere den ersten Strommesswert von dem Stromreferenzwert zu subtrahieren und diesen Differenzwert als ein erstes Eingangssignal dem ersten PID-Regler bereitzustellen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der erste Stromschaltregler mit dem ersten PID-Regler einer Differenz zwischen dem Strommesswert und dem Referenzwert entgegen regeln kann, um den Differenzbetrag zu verringern. Je kleiner der Differenzbetrag desto kleiner ist die Abweichung der Schaltzeit des ersten steuerbaren Schalters von einer Sollschaltzeit, welche an den Referenzwert gekoppelt sein kann.In one embodiment, the first current switching regulator has a first proportional integrating-derivative (PID) regulator and is designed to process the first current measured value on the basis of the current reference value, in particular to subtract the first current measured value from the current reference value and this difference value as a first input signal to the first PID Controller. This achieves the advantage that the first current switching regulator can use the first PID regulator to counteract a difference between the current measured value and the reference value in order to reduce the difference. The smaller the difference, the smaller the deviation of the switching time of the first controllable switch from a target switching time, which can be coupled to the reference value.

In einer Ausführungsform ist der erste PID-Regler ausgebildet, auf Grundlage des ersten Eingangssignals ein erstes Schaltzeitregelsignal bereitzustellen. Der PID-Regler kann insbesondere eine kontinuierlich modulierte Regelschleife bilden, welcher eine Abweichung des jeweiligen Strommesswerts gegenüber dem Referenzwert erfasst undIn one embodiment, the first PID controller is designed to provide a first switching time control signal based on the first input signal. The PID controller can in particular form a continuously modulated control loop, which detects a deviation of the respective current measured value from the reference value and

2018/5091 5 BE2018/5091 einen Korrekturwert in Form eines Schaltzeitregelsignals zu erzeugen. Der Regler kann dabei die Abweichung über einen Zeitraum akkumulieren, eine Steigung im zeitlichen Verlauf der Abweichung erfassen und/oder einen proportionalen Regelsignalanteil aufweisen. Insbesondere kann der PID-Regler für die proportionale, integrative und/oder derivative Regelkomponente einen Einstellparameter aufweisen, mit welchem der jeweilige Anteil der Regelkomponente an dem Schaltzeitregelsignal eingestellt werden kann.2018/5091 5 BE2018 / 5091 to generate a correction value in the form of a switching time control signal. The controller can accumulate the deviation over a period of time, detect an increase in the course of the deviation over time, and / or have a proportional control signal component. In particular, the PID controller for the proportional, integrative and / or derivative control component can have a setting parameter with which the respective proportion of the control component in the switching time control signal can be set.

In einer Ausführungsform weist der erste Stromschaltregler einen ersten Signalgenerator auf, welcher ausgebildet ist, das erste Schaltzeitregelsignal in das erste pulsweitenmodulierte Schaltsignal zur Ansteuerung des ersten steuerbaren Stromschalters, zu wandeln. Der Signalgenerator kann insbesondere ausgebildet sein, das Schaltzeitregelsignal, welches ein diskretes digitales Signal sein kann, in ein binäres pulsweitenmoduliertes Signal zu wandeln, mit welchem eine Länge von Einschaltphasen des ersten steuerbaren Stromschalters im Verhältnis zu Ausschaltphasen des ersten steuerbaren Stromschalters verändert werden kann. Ferner kann der Signalgenerator ausgebildet sein eine Schaltfrequenz des ersten Stromschalters zu ändern.In one embodiment, the first current switching regulator has a first signal generator, which is designed to convert the first switching time control signal into the first pulse-width-modulated switching signal for controlling the first controllable current switch. The signal generator can in particular be designed to convert the switching time control signal, which can be a discrete digital signal, into a binary pulse-width-modulated signal, with which a length of switch-on phases of the first controllable current switch can be changed in relation to switch-off phases of the first controllable current switch. Furthermore, the signal generator can be designed to change a switching frequency of the first current switch.

In einer Ausführungsform weist der zweite Stromschaltregler einen zweiten proportionalintegral-derivativen (PID) Regler auf und ist ausgebildet, den zweiten Strommesswert auf Grundlage des Stromreferenzwerts zu verarbeiten, insbesondere den zweiten Strommesswert von dem Stromreferenzwert zu subtrahieren und als ein zweites Eingangssignal dem zweiten PID-Regler bereitzustellen.In one embodiment, the second current switching regulator has a second proportional integral derivative (PID) regulator and is designed to process the second current measured value on the basis of the current reference value, in particular to subtract the second current measured value from the current reference value and as a second input signal to the second PID regulator provide.

In einer Ausführungsform ist der zweite PID-Regler ausgebildet, auf Grundlage des zweiten Eingangssignals ein zweites Schaltzeitregelsignal bereitzustellen.In one embodiment, the second PID controller is designed to provide a second switching time control signal based on the second input signal.

In einer Ausführungsform weist der zweite Stromschaltregler einen zweiten Signalgenerator auf, welcher ausgebildet ist, das zweite Schaltzeitregelsignal in das erste pulsweitenmodulierte Schaltsignal zur Ansteuerung des zweiten steuerbaren Stromschalters, zu wandeln.In one embodiment, the second current switching regulator has a second signal generator, which is designed to convert the second switching time control signal into the first pulse-width-modulated switching signal for controlling the second controllable current switch.

In einer Ausführungsform ist der Referenzwertregler ausgebildet, ein Referenzwertregelsignal zu erzeugen und dieses mit dem Stromreferenzwert zu verarbeiten, insbesondere das Referenzwertregelsignal zu dem Stromreferenzwert zu addieren und/oder von dem Stromreferenzwert zu subtrahieren.In one embodiment, the reference value controller is designed to generate a reference value control signal and to process it with the current reference value, in particular to add the reference value control signal to the current reference value and / or to subtract it from the current reference value.

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Insbesondere kann dem ersten Stromschaltregler ein Summensignal bestehend aus dem Referenzwertregelsignal und dem Stromreferenzwert als Eingangssignal bereitgestellt sein, und dem zweiten Stromschaltregler kann ein Differenzsignal bestehend aus dem Stromreferenzwert abzüglich des Referenzwertregelsignals bereitgestellt sein. Dadurch kann das Referenzwertregelsignal genutzt werden, um eine zeitliche Überschneidung der Anschaltzeit des ersten steuerbaren Schalters mit der Anschaltzeit des zweiten steuerbaren Schalters zu verringern. Den Stromschaltreglern kann mittels dem Referenzwertregler ein jeweils angepasster Stromreferenzwert als Eingangssignal bereitgestellt sein, wobei der jeweilige angepasste Stromreferenzwert um den doppelten Betrag des Referenzwertregelsignals von dem jeweils anderen angepassten Stromreferenzwert abweichen kann. Demnach können die Schaltzeiten der steuerbaren Schalter gleichzeitig in entgegengesetzte Richtung angepasst werden. Beispielsweise, kann eine Schaltzeit des ersten steuerbaren Schalters verzögert werden und eine Schaltzeit des zweiten steuerbaren Schalters vorgezogen werden.In particular, the first current switching regulator can be provided with a sum signal consisting of the reference value control signal and the current reference value as an input signal, and the second current switching regulator can be provided with a difference signal consisting of the current reference value minus the reference value control signal. As a result, the reference value control signal can be used to reduce a temporal overlap of the switch-on time of the first controllable switch with the switch-on time of the second controllable switch. The current switching regulators can be provided with an adapted current reference value as an input signal by means of the reference value regulator, wherein the respective adapted current reference value can deviate from the respective other adapted current reference value by twice the amount of the reference value control signal. Accordingly, the switching times of the controllable switches can be adjusted simultaneously in the opposite direction. For example, a switching time of the first controllable switch can be delayed and a switching time of the second controllable switch can be brought forward.

In einer Ausführungsform ist der Referenzwertregler ausgebildet, einen Differenzwert zwischen dem ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal und dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal zu erzeugen.In one embodiment, the reference value controller is designed to generate a difference value between the first pulse-width-modulated switching signal and the second pulse-width-modulated switching signal.

In einer Ausführungsform weist der Referenzwertregler einen weiteren proportionalenintegrierenden-derivativen (PID) Regler auf und ist ausgebildet, dem weiteren PID-Regler den Differenzwert als ein Eingangssignal bereitzustellen, und wobei der PID-Regler ausgebildet ist, das Referenzwertregelsignal zu erzeugen.In one embodiment, the reference value controller has a further proportional integrating-derivative (PID) controller and is designed to provide the further PID controller with the difference value as an input signal, and the PID controller is designed to generate the reference value control signal.

Der Referenzwertregler kann ausgebildet sein, die Stromschaltregler derart zu steuern, dass eine Differenz zwischen dem ersten Schaltzeitregelsignal und dem zweiten Schaltzeitregelsignal reduziert, insbesondere minimiert wird.The reference value controller can be designed to control the current switching controller in such a way that a difference between the first switching time control signal and the second switching time control signal is reduced, in particular minimized.

In einer Ausführungsform umfasst die Stromschaltersteuerung ein erstes Strommessgerät, welches ausgebildet ist, den ersten Strommesswert eines durch den ersten steuerbaren Schalter fließenden Stroms zu erfassen, und ein zweites Strommessgerät, welches ausgebildet ist, den zweiten Strommesswert eines durch den zweiten steuerbaren Schalter fließenden Stroms zu erfassen, wobei das erste Strommessgerät und/oder das zweite Strommessgerät jeweils einen Strommesswiderstand umfassen.In one embodiment, the current switch control comprises a first current measuring device, which is designed to detect the first current measured value of a current flowing through the first controllable switch, and a second current measuring device, which is designed to detect the second current measured value of a current flowing through the second controllable switch , wherein the first current measuring device and / or the second current measuring device each comprise a current measuring resistor.

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Die Strommessgeräte können jeweils einer Induktivität eines verschachtelten Konverters nachgeschaltet sein, um eine Stromstärke eines Stromflusses durch die jeweilige Induktivität zu erfassen. Die Strommessgeräte können beispielsweise Stromwandler sein, welche in einem Schaltpfad des jeweiligen steuerbaren Stromschalters angeordnet sind. Die Stromregler können unabhängig voneinander einen Stromfluss von dem jeweiligen vorgeschalteten verschachtelten Konverter zu einem elektrischen Verbraucher zeitlich regeln.The current measuring devices can each be connected downstream of an inductance of a nested converter in order to detect a current strength of a current flow through the respective inductance. The current measuring devices can be current transformers, for example, which are arranged in a switching path of the respective controllable current switch. The current regulators can independently regulate a current flow from the respective upstream nested converter to an electrical consumer.

In einer Ausführungsform sind der erste Stromschaltregler, der zweite Stromschaltregler und/oder der Referenzwertregler Teil eines digitalen Signalprozessors (DSP) und/oder wobei der erste Stromschaltregler, der zweite Stromschaltregler und/oder der Referenzwertregler sind zumindest teilweise als ein Softwareprogramm realisiert, welches von dem digitalen Signalprozessor ausführbar ist.In one embodiment, the first current switching regulator, the second current switching regulator and / or the reference value regulator are part of a digital signal processor (DSP) and / or the first current switching regulator, the second current switching regulator and / or the reference value regulator are at least partially implemented as a software program which is developed by the digital signal processor is executable.

Dadurch kann der Vorteil realisiert sein, dass die Herstellungskosten der Stromschaltersteuerung mit dem Referenzwertregler die Herstellungskosten einer Stromschaltersteuerung ohne Referenzwertregler nicht übersteigen oder der Mehrbetrag kleiner ist, als eine Herstellungskostendifferenz bei Verwendung von präzisen Strommessgerät gegenüber weniger präzisen Strommessgeräten. Die Herstellungskosten für eine Stromschaltersteuerung können umso geringer sein, je mehr Strommessungen mittels eines weniger präzisen Strommessgeräts, insbesondere mit einem Strommesswiderstand durchgeführt und mittels des Referenzwertreglers kompensiert werden können. Der digitale Signalprozessor kann ferner eine interne Peripherie aufweisen, welche ausgebildet ist, ein Strommesssignal, insbesondere die Strommesswerte zu verstärken.As a result, the advantage can be realized that the manufacturing costs of the current switch control with the reference value controller do not exceed the manufacturing costs of a power switch control without a reference value controller or the additional amount is less than a manufacturing cost difference when using a precise current measuring device compared to less precise current measuring devices. The manufacturing costs for a current switch control can be lower, the more current measurements can be carried out using a less precise current measuring device, in particular with a current measuring resistor, and can be compensated for using the reference value regulator. The digital signal processor can furthermore have an internal periphery which is designed to amplify a current measurement signal, in particular the current measurement values.

In einer Ausführungsform sind der erste steuerbare Schalter und der zweite steuerbare Schalter elektrisch parallel zueinander angeordnet, wobei ein Regelverbund, umfassend den ersten Stromschaltregler, den zweiten Stromschaltregler und den Referenzwertregler, ausgebildet ist, den ersten steuerbaren Schalter mit dem ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal zu beaufschlagen und den zweiten steuerbaren Schalter mit dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal zu beaufschlagen.In one embodiment, the first controllable switch and the second controllable switch are arranged electrically in parallel with one another, a control system comprising the first current switching regulator, the second current switching regulator and the reference value regulator being designed to apply the first pulse-width-modulated switching signal to the first controllable switch and the to act upon the second controllable switch with the second pulse-width-modulated switching signal.

In einer Ausführungsform ist der Regelverbund ausgebildet, mittels einer Steuerung der jeweiligen Schaltzeit der steuerbaren Schalter eine Stromstärke und/oder eine Stromfrequenz eines Summenstromes, welcher als Summensignal des durch den erstenIn one embodiment, the control system is formed by controlling the respective switching time of the controllable switches, a current and / or a current frequency of a total current, which is the sum signal of the first

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BE2018/5091 steuerbaren Schalter fließenden Stroms und des durch den zweiten steuerbaren Schalter fließenden Stroms gebildet ist, zu regeln.BE2018 / 5091 controllable switch flowing current and the current flowing through the second controllable switch is regulated.

In einer Ausführungsform ist der Referenzwertregler ausgebildet, eine Abweichung des ersten Strommesswerts von dem tatsächlich durch den ersten steuerbaren Schalter fließenden Stroms und/oder eine Abweichung des zweiten Strommesswerts von dem tatsächlich durch den zweiten steuerbaren Schalter fließenden Stroms mittels einer Regelung des Stromreferenzwertes zu kompensieren, um hochfrequente Stromschwingungen mit einer Frequenz in dem Bereich von 20 kHz bis 30 MHz zu dämpfen.In one embodiment, the reference value controller is designed to compensate for a deviation of the first current measurement value from the current actually flowing through the first controllable switch and / or a deviation of the second current measurement value from the current actually flowing through the second controllable switch by means of a regulation of the current reference value in order to compensate dampen high-frequency current vibrations with a frequency in the range from 20 kHz to 30 MHz.

In einer Ausführungsform ist das erste pulsweitenmodulierte Schaltsignal gegenüber dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal um eine halbe Schaltperiode phasenverschoben, um in Summe den Strom durch den ersten steuerbaren Schalter und den Strom durch den zweiten steuerbaren Schalter gegeneinander zu einem Gleichstromsignal zu kompensieren. Die halbe Schaltperiode kann insbesondere von einer Halbperiode des Eingangssignals, beispielsweise einer Netzsinusspannung abweichen. Dementsprechend kann eine Schaltfrequenz der steuerbaren Schalter insbesondere größer sein als eine Frequenz des Eingangssignals, um eine effiziente Regelung des Ausgangssignals zu erreichen.In one embodiment, the first pulse-width-modulated switching signal is phase-shifted by half a switching period in relation to the second pulse-width-modulated switching signal in order to compensate the current through the first controllable switch and the current through the second controllable switch against one another to form a direct current signal. Half the switching period can in particular deviate from a half period of the input signal, for example a mains sinusoidal voltage. Accordingly, a switching frequency of the controllable switches can in particular be greater than a frequency of the input signal in order to achieve efficient regulation of the output signal.

Weitere Ausführungsbeispiele werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:Further exemplary embodiments are explained with reference to the attached figures. Show it:

Fig. 1 eine Stromschaltersteuerung in einer Ausführungsform;1 shows a current switch control in one embodiment;

Fig. 2 ein Ausgangssignalpegel einer verschachtelten LeistungsfaktorkorrekturSchaltung in einer Ausführungsform;2 shows an output signal level of a nested power factor correction circuit in one embodiment;

Fig. 3 eine verschachtelte Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung in einerFig. 3 shows a nested power factor correction circuit in one

Ausführungsform; undembodiment; and

Fig. 4A, 4B Signalverlaufsdarstellung eines Ausgangssignals einer verschachtelten4A, 4B signal waveform representation of an output signal of a nested

Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung in einer Ausführungsform.Power factor correction circuit in one embodiment.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromschaltersteuerung 100 zur Schaltzeitregelung von steuerbaren Schaltern 101-1, 101-2. Die Stromschaltersteuerung1 shows a schematic illustration of a current switch control 100 for switching time control of controllable switches 101-1, 101-2. The power switch control

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100 umfasst einen ersten steuerbaren Schalter 101-1, welcher einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand aufweist und einen ersten Stromschaltregler 103-1 zur Schaltsteuerung des ersten steuerbaren Schalters 101-1. Der erste Stromschaltregler 1031 ist ausgebildet, auf Grundlage eines Stromreferenzwerts 105-1 und eines von einem ersten Strommessgerät 107-1 erfassten ersten Strommesswerts 109-1 eines Stromflusses durch den ersten steuerbaren Schalter 101-1 ein erstes pulsweitenmoduliertes Schaltsignal PWM1 zur Steuerung des ersten steuerbaren Schalters 101-1 zu erzeugen. Weiterhin ist der erste steuerbare Schalter 101-1 ausgebildet, entsprechend dem ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal PWM1 von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand überzugehen.100 comprises a first controllable switch 101-1, which has a first switching state and a second switching state, and a first current switching regulator 103-1 for switching control of the first controllable switch 101-1. The first current switching regulator 1031 is designed, on the basis of a current reference value 105-1 and a first current measurement value 109-1 of a current flow detected by a first current measuring device 107-1, of a current flow through the first controllable switch 101-1, a first pulse-width-modulated switching signal PWM1 for controlling the first controllable switch 101-1. Furthermore, the first controllable switch 101-1 is designed to transition from the first switching state to the second switching state in accordance with the first pulse-width-modulated switching signal PWM1.

Die Stromschaltersteuerung 100 umfasst ferner einen zweiten steuerbaren Schalter 101-2, welcher einen dritten Schaltzustand und einen vierten Schaltzustand aufweist, und einen zweiten Stromschaltregler 103-2 zur Schaltsteuerung des zweiten steuerbaren Schalters 101-2. Der zweite Stromschaltregler 103-2 ist ausgebildet, auf Grundlage eines Stromreferenzwerts 105-2 und eines von einem weiteren Strommessgerät 107-2 erfassten zweiten Strommesswerts 109-2 eines Stromflusses durch den zweiten steuerbaren Schalter 101-2 ein zweites pulsweitenmoduliertes Schaltsignal PWM2 zur Steuerung des zweiten steuerbaren Schalters 101-2 zu erzeugen, wobei der zweite steuerbare Schalter 101-2 ausgebildet ist, entsprechend dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal PWM2 von dem dritten Schaltzustand in den vierten Schaltzustand überzugehen.The current switch control 100 further comprises a second controllable switch 101-2, which has a third switching state and a fourth switching state, and a second current switching regulator 103-2 for switching control of the second controllable switch 101-2. The second current switching regulator 103-2 is designed, on the basis of a current reference value 105-2 and a second current measured value 109-2 of a current flow detected by a further current measuring device 107-2, of a current flow through the second controllable switch 101-2, a second pulse-width-modulated switching signal PWM2 for controlling the second to generate controllable switch 101-2, the second controllable switch 101-2 being designed to transition from the third switching state to the fourth switching state in accordance with the second pulse-width-modulated switching signal PWM2.

Die Stromschaltersteuerung umfasst ferner einen Referenzwertregler 111, welcher ausgebildet ist, auf Grundlage des ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignals PWM1 und des zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignals PWM2 den Stromreferenzwert 105-1, 105-2 jeweils separat für den ersten Stromschaltregler 103-1 und den zweiten Stromschaltregler 103-2 zu ändern.The current switch control further comprises a reference value controller 111, which is designed, based on the first pulse-width-modulated switching signal PWM1 and the second pulse-width-modulated switching signal PWM2, the current reference value 105-1, 105-2 each separately for the first current switching controller 103-1 and the second current switching controller 103-2 to change.

Der erste Stromschaltregler 103-1 weist einen ersten proportionalen-integrierendenderivativen PID Regler 115-1 auf und ist ausgebildet, den ersten Strommesswert 109-1 von dem Stromreferenzwert 105-1 zu subtrahieren und diesen Differenzwert als ein erstes Eingangssignal dem ersten PID-Regler 115-1 bereitzustellen. Der ersteThe first current switching regulator 103-1 has a first proportional-integrative-derivative PID regulator 115-1 and is designed to subtract the first current measurement value 109-1 from the current reference value 105-1 and to transmit this difference value as a first input signal to the first PID regulator 115- 1 to provide. The first

Stromschaltregler 103-1 weist ferner einen ersten Signalgenerator 117-1 auf, welcher ausgebildet ist, das erste Schaltzeitregelsignal duty_out1 in das erste pulsweitenmodulierte Schaltsignal PWM1 zur Ansteuerung des ersten steuerbaren Stromschalters 101-1, zu wandeln.Current switching controller 103-1 also has a first signal generator 117-1, which is designed to convert the first switching time control signal duty_out1 into the first pulse-width-modulated switching signal PWM1 for controlling the first controllable current switch 101-1.

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Der zweite Stromschaltregler 103-2 weist einen zweiten proportional-integral-derivativen PID Regler 115-2 auf und ist ausgebildet, den zweiten Strommesswert 109-2 auf Grundlage des Stromreferenzwerts 105-2 zu verarbeiten, insbesondere den zweiten Strommesswert 109-2 von dem Stromreferenzwert 105-2 zu subtrahieren und als ein zweites Eingangssignal dem zweiten PID-Regler 115-2 bereitzustellen. Der zweite Stromschaltregler 103-2 weist ferner einen zweiten Signalgenerator 117-2 auf, welcher ausgebildet ist, das zweite Schaltzeitregelsignal duty_out2 in das zweite pulsweitenmodulierte Schaltsignal PWM2 zur Ansteuerung des zweiten steuerbaren Stromschalters 101-2, zu wandeln.The second current switching regulator 103-2 has a second proportional-integral-derivative PID regulator 115-2 and is designed to process the second current measurement value 109-2 on the basis of the current reference value 105-2, in particular the second current measurement value 109-2 from the current reference value Subtract 105-2 and provide it as a second input signal to the second PID controller 115-2. The second current switching regulator 103-2 also has a second signal generator 117-2, which is designed to convert the second switching time control signal duty_out2 into the second pulse-width-modulated switching signal PWM2 for controlling the second controllable current switch 101-2.

Der Referenzwertregler 111 weist einen weiteren proportionalen-integrierendenderivativen PID Regler 113 auf und ist ausgebildet, dem weiteren PID-Regler 113 den Differenzwert als ein Eingangssignal bereitzustellen, und der PID-Regler 113 ist ausgebildet, das Referenzwertregelsignal zu erzeugen.The reference value controller 111 has a further proportional-integrating-derivative PID controller 113 and is designed to provide the further PID controller 113 with the difference value as an input signal, and the PID controller 113 is designed to generate the reference value control signal.

Die Stromschaltersteuerung 100 umfasst ferner das erste Strommessgerät 107-1, welches ausgebildet ist, den ersten Strommesswert 109-1 eines durch den ersten steuerbaren Schalter 101-1 fließenden Stroms zu erfassen, und das zweite Strommessgerät 107-2, welches ausgebildet ist, den zweiten Strommesswert 109-2 eines durch den zweiten steuerbaren Schalter 101-2 fließenden Stroms zu erfassen. Das erste Strommessgerät 107-1 und das zweite Strommessgerät 107-2 umfassen jeweils einen Strommesswiderstand 119-1, 119-2.The current switch control 100 further comprises the first current measuring device 107-1, which is designed to detect the first current measured value 109-1 of a current flowing through the first controllable switch 101-1, and the second current measuring device 107-2, which is designed, the second Current measurement value 109-2 of a current flowing through the second controllable switch 101-2. The first current measuring device 107-1 and the second current measuring device 107-2 each comprise a current measuring resistor 119-1, 119-2.

Der erste steuerbare Schalter 101-1 und der zweite steuerbare Schalter 101-2 sind elektrisch parallel zueinander angeordnet, und ein Regelverbund 121, umfassend den ersten Stromschaltregler 103-1, den zweiten Stromschaltregler 103-2 und den Referenzwertregler 111, ausgebildet ist, den ersten steuerbaren Schalter 101-1 mit dem ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal PWM1 zu beaufschlagen und den zweiten steuerbaren Schalter 101-2 mit dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal PWM2 zu beaufschlagen.The first controllable switch 101-1 and the second controllable switch 101-2 are arranged electrically in parallel to one another, and a control system 121, which comprises the first current switching regulator 103-1, the second current switching regulator 103-2 and the reference value regulator 111, is the first to apply controllable switch 101-1 with the first pulse width modulated switching signal PWM1 and to apply the second controllable switch 101-2 with the second pulse width modulated switching signal PWM2.

Der erste steuerbare Schalter 101-1 ist einem ersten verschachtelten Konverter 123-1 nachgeschaltet und der zweite steuerbare Schalter 101-2 ist einem zweiten verschachtelten Konverter 123-2 nachgeschaltet. Den verschachtelten Konvertern 123-1, 123-2 ist eine Spannungsquelle 125 vorgeschaltet. Die Spannungsquelle 125 ist insbesondere eine Wechselstromquelle mit einer Gleichrichterschaltung. EinThe first controllable switch 101-1 is connected downstream of a first nested converter 123-1 and the second controllable switch 101-2 is connected downstream of a second nested converter 123-2. A voltage source 125 is connected upstream of the nested converters 123-1, 123-2. The voltage source 125 is in particular an alternating current source with a rectifier circuit. On

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Ausgangssignal einer verschachtelten Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung 129 kann an einem Signalausgang 127 abgegriffen werden.The output signal of an interleaved power factor correction circuit 129 can be tapped at a signal output 127.

Der Referenzwertregler 111 ist ausgebildet, eine Abweichung des ersten Strommesswerts 109-1 von dem tatsächlich durch den ersten steuerbaren Schalter 101-1 fließenden Stroms und/oder eine Abweichung des zweiten Strommesswerts 109-2 von dem tatsächlich durch den zweiten steuerbaren Schalter 101-2 fließenden Stroms mittels einer Regelung des Stromreferenzwertes 105-1, 105-2 zu kompensieren, um hochfrequente Stromschwingungen mit einer Frequenz in dem Bereich von 20 kHz bis 30 MHz zu dämpfen.The reference value controller 111 is designed to have a deviation of the first current measurement 109-1 from the current actually flowing through the first controllable switch 101-1 and / or a deviation of the second current measurement 109-2 from the current actually flowing through the second controllable switch 101-2 To compensate for current by regulating the current reference value 105-1, 105-2 in order to dampen high-frequency current oscillations with a frequency in the range from 20 kHz to 30 MHz.

Fig. 2 zeigt eine Vergleichsdarstellung 200 eines Ausgangssignals 201 einer verschachtelten Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung und eines weiteren Ausgangssignals 203 einer weiteren verschachtelten Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung gemäß der in Fig.FIG. 2 shows a comparison diagram 200 of an output signal 201 of an interleaved power factor correction circuit and a further output signal 203 of a further interleaved power factor correction circuit according to the one in FIG.

gezeigten Ausführungsform. Die steuerbaren Schalter der weiteren verschachtelten Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung sind mittels einer Stromschaltersteuerung gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform geregelt, welche insbesondere einen Referenzwertregler zur Regelung eines Stromreferenzwerts umfasst. Ferner ist eine Leistungsgrenzwertkennlinie 205 gezeigt, welche frequenzabhängige maximale Leistungsgrenzwerte für die Ausgangssignale 201,203 definiert.shown embodiment. The controllable switches of the further nested power factor correction circuit are regulated by means of a current switch control according to the embodiment shown in FIG. 1, which in particular comprises a reference value regulator for regulating a current reference value. Furthermore, a power limit characteristic curve 205 is shown, which defines frequency-dependent maximum power limit values for the output signals 201, 203.

Insbesondere in den Frequenzbereichen von 60 kHz bis 70 kHz und 120 kHz bis 130 kHz überschreitet das Ausgangsignal 201 die mittels der Leistungsgrenzwertkennlinie 205 definierten Leistungsgrenzwerte. Hingegen weist das Ausgangssignal 203 keine Überschreitungen der Leistungsgrenzwerte in dem betrachteten Frequenzbereich auf.In particular in the frequency ranges from 60 kHz to 70 kHz and 120 kHz to 130 kHz, the output signal 201 exceeds the power limit values defined by means of the power limit characteristic 205. On the other hand, the output signal 203 has no exceedances of the power limit values in the frequency range under consideration.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der verschachtelten LeistungsfaktorkorrekturSchaltung 129 gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.FIG. 3 shows a schematic illustration of the interleaved power factor correction circuit 129 according to the embodiment shown in FIG. 1.

Die Spannungsquelle 125 umfasst einen Wechselspannungsgenerator 309 und eine Gleichrichterschaltung, welche durch einen Brückengleichrichter gebildet ist. Der Brückengleichrichter besteht aus einer Anordnung von vier Dioden 303-1 bis 303-4, welche ausgebildet sind ein Wechselspannungssignal des Wechselspannungsgenerators 309 in ein Gleichspannungssignal zu wandeln und den verschachtelten Konvertern 123-1, 123-2 bereitzustellen.The voltage source 125 comprises an AC voltage generator 309 and a rectifier circuit, which is formed by a bridge rectifier. The bridge rectifier consists of an arrangement of four diodes 303-1 to 303-4, which are designed to convert an AC voltage signal from the AC voltage generator 309 into a DC voltage signal and to provide the nested converters 123-1, 123-2.

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Die verschachtelten Konverter 123-1, 123-2 sind dem Brückengleichrichter nachgeschaltet und zueinander parallel geschaltet. Ferner weisen die verschachtelten Konverter 123-1, 123-2 jeweils eine Induktivität 301-1, 301-2 auf, welcher jeweils eine Diode 303-5, 303-6 nachgeschaltet ist. Ferner ist der erste steuerbare Schalter 101-1 der Induktivität 301-1 vorgeschaltet und der zweite steuerbare Schalter 101-2 ist der Induktivität 301-2 vorgeschaltet. Der erste Strommesswert 109-1 kann zwischen dem ersten steuerbaren Schalter 101-1 und dem ersten Strommesswiderstand 119-1 abgegriffen werden und der zweite Strommesswert 109-1 kann zwischen dem zweiten steuerbaren Schalter 101-2 und dem zweiten Strommesswiderstand 119-1 abgegriffen werden.The nested converters 123-1, 123-2 are connected downstream of the bridge rectifier and connected in parallel to one another. Furthermore, the nested converters 123-1, 123-2 each have an inductance 301-1, 301-2, which is followed by a diode 303-5, 303-6. Furthermore, the first controllable switch 101-1 is connected upstream of the inductance 301-1 and the second controllable switch 101-2 is connected upstream of the inductance 301-2. The first current measurement value 109-1 can be tapped between the first controllable switch 101-1 and the first current measurement resistor 119-1 and the second current measurement value 109-1 can be tapped between the second controllable switch 101-2 and the second current measurement resistor 119-1.

Den geschachtelten Konverter 123-1, 123-2 ist ein Kondensator 305 und ein Widerstand 307 nachgeschaltet, welche jeweils parallel zu der Spannungsquelle 125 geschaltet sind, wobei der Kondensator 305 parallel zu dem Widerstand 307 geschaltet ist. Ein Ausgangssignal der verschachtelten Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung 129 ist an dem Signalausgang 127 bereitgestellt.The nested converter 123-1, 123-2 is followed by a capacitor 305 and a resistor 307, which are each connected in parallel to the voltage source 125, the capacitor 305 being connected in parallel to the resistor 307. An output signal of the interleaved power factor correction circuit 129 is provided at the signal output 127.

Dem ersten steuerbaren Schalter 101-1 ist das erste pulsweitenmoduliertes Schaltsignal PWM1 von der Stromschaltersteuerung gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform bereitgestellt und dem zweiten steuerbaren Schalter 101-2 ist das zweite pulsweitenmodulierte Schaltsignal PWM2 von der Stromschaltersteuerung gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform bereitgestellt.The first controllable switch 101-1 is provided with the first pulse-width modulated switching signal PWM1 from the power switch control according to the embodiment shown in FIG. 1 and the second controllable switch 101-2 with the second pulse-width modulated switching signal PWM2 from the power switch control according to the embodiment shown in FIG. 1 provided.

Fig. 4A zeigt einen zeitliche Signalverlaufsdarstellung 400 des Ausgangssignals 201 gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, wobei sowohl das Summensignal 401 als auch die einzelnen Komponentensignal 403-1, 403-2 der jeweiligen verschachtelten Konverter dargestellt sind. Die Komponentensignale 403-1, 403-2 sind derart überlagert, dass das Summensignal 401 einer Summe zweier phasenverschobener Sägezahnsignale bildet, welche insbesondere unterschiedliche maximale Amplituden aufweisen, sodass sich Störleistungen oberhalb einer nominalen Frequenz des Summensignal 401, respektive Ausgangssignals ergeben. Der zeitliche Verlauf der Komponentensignale 4031, 403-2 wird jeweils durch die steuerbaren Schalter gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform bestimmt. Das Ausgangssignal 201 kann insbesondere bei einer asynchronen Schaltung der steuerbaren Schalter zueinander erzeugt sein.FIG. 4A shows a temporal waveform representation 400 of the output signal 201 according to the embodiment shown in FIG. 2, both the sum signal 401 and the individual component signals 403-1, 403-2 of the respective nested converters being shown. The component signals 403-1, 403-2 are superimposed such that the sum signal 401 forms a sum of two phase-shifted sawtooth signals, which in particular have different maximum amplitudes, so that interference powers result above a nominal frequency of the sum signal 401 or output signal. The temporal course of the component signals 4031, 403-2 is determined in each case by the controllable switches in accordance with the embodiment shown in FIG. 1. The output signal 201 can be generated in particular in the case of an asynchronous connection of the controllable switches to one another.

Fig. 4B zeigt einen zeitliche Signalverlaufsdarstellung 400 des weiteren Ausgangssignals gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, wobei sowohl das Summensignal 405 als auch die einzelnen Komponentensignal 407-1, 407-2 der jeweiligen verschachteltenFIG. 4B shows a temporal signal waveform representation 400 of the further output signal according to the embodiment shown in FIG. 2, both the sum signal 405 and the individual component signals 407-1, 407-2 of the respective interleaved

2018/5091 13 BE2018/50912018/5091 13 BE2018 / 5091

Konverter dargestellt sind. Die Komponentensignale 403-1, 403-2 sind derart überlagert, dass das Summensignal 405 einer Summe zweier phasenverschobener Sägezahnsignale bildet, welche insbesondere gleiche maximale Amplituden aufweisen, sodass Störleistungen oberhalb einer nominalen Frequenz des Summensignal 405, respektive des weiteren Ausgangssignals unterbunden sind. Der zeitliche Verlauf derConverter are shown. The component signals 403-1, 403-2 are superimposed such that the sum signal 405 forms a sum of two phase-shifted sawtooth signals, which in particular have the same maximum amplitudes, so that interference powers above a nominal frequency of the sum signal 405 or the further output signal are prevented. The time course of the

Komponentensignale 407-1, 407-2 wird jeweils durch die steuerbaren Schalter gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform bestimmt. Das Summensignal 405 kann insbesondere bei einer synchronen Schaltung der steuerbaren Schalter zueinander erzeugt sein.Component signals 407-1, 407-2 are each determined by the controllable switches according to the embodiment shown in FIG. 1. The sum signal 405 can be generated in particular when the controllable switches are switched synchronously with one another.

2018/50912018/5091

BE2018/5091BE2018 / 5091

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 Stromschaltersteuerung100 power switch control

101-1 Steuerbarer Schalter101-1 Controllable switch

101-2 Steuerbarer Schalter101-2 Controllable switch

103-1 Erster Stromschaltregler103-1 First current switching regulator

103-2 Zweiter Stromschaltregler103-2 Second current switching regulator

105-1 Stromreferenzwert105-1 current reference value

105-2 Stromreferenzwert105-2 current reference value

107-1 ErstesStrommessgerät107-1 First ammeter

107-2 ZweitesStrommessgerät107-2 Second ammeter

109-1 Erster Strommesswert109-1 First current reading

109-2 Zweiter Strommesswert109-2 Second current reading

111 Referenzwertregler111 reference value controller

113 PID-Regler113 PID controller

115-1 PID-Regler115-1 PID controller

115-2 PID-Regler115-2 PID controller

117-1 Erster Signalgenerator117-1 First signal generator

117-2 Zweiter Signalgenerator117-2 Second signal generator

119-1 Strommesswiderstand119-1 current measuring resistor

119-2 Strommesswiderstand119-2 current measuring resistor

121 Regelverbund121 rule network

123-1 Erster verschachtelter Konverter123-1 First nested converter

123-2 Zweiter verschachtelter Konverter123-2 Second nested converter

125 Spannungsquelle125 voltage source

127 Signalausgang127 signal output

129 Verschachtelte Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung129 Nested Power Factor Correction Circuit

200 Vergleichsdarstellung200 comparison illustration

201 Ausgangssignal201 output signal

203 Ausgangssignal203 output signal

205 Leistungsgrenzwertkennlinie205 Performance limit characteristic

301-1 Induktivität301-1 inductance

301-2 Induktivität301-2 inductance

303-1 Diode303-1 diode

2018/50912018/5091

BE2018/5091BE2018 / 5091

303-2 Diode303-2 diode

303-3 Diode303-3 diode

303-4 Diode303-4 diode

303-5 Diode303-5 diode

303-6 Diode303-6 diode

305 Kondensator305 capacitor

307 Widerstand307 resistance

309 Wechselspannungsgenerator309 AC voltage generator

400 zeitliche Signalverlaufsdarstellung400 waveform display over time

401 Summensignal401 sum signal

403-1 Komponentensignal403-1 component signal

403-2 Komponentensignal403-2 component signal

405 Summensignal405 sum signal

407-1 Komponentensignal407-1 component signal

407-2 Komponentensignal407-2 component signal

Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE 1. Stromschaltersteuerung (100) zur Schaltzeitregelung von steuerbaren Schaltern (101-1, 101-2), mit:1. Power switch control (100) for switching time control of controllable switches (101-1, 101-2), with: einem ersten steuerbaren Schalter (101-1), welcher einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand aufweist;a first controllable switch (101-1) which has a first switching state and a second switching state; einem ersten Stromschaltregler (103-1) zur Schaltsteuerung des ersten steuerbaren Schalters, wobei der erste Stromschaltregler (103-1) ausgebildet ist, auf Grundlage eines Stromreferenzwerts (105-1) und eines von einem ersten Strommessgerät (107-1) erfassten ersten Strommesswerts (109-1) eines Stromflusses durch den ersten steuerbaren Schalter (101-1) ein erstes pulsweitenmoduliertes Schaltsignal zur Steuerung des ersten steuerbaren Schalters (101-1) zu erzeugen; wobei der erste steuerbare Schalter (101-1) ausgebildet ist, entsprechend dem ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand überzugehen;a first current switching regulator (103-1) for switching control of the first controllable switch, the first current switching regulator (103-1) being designed on the basis of a current reference value (105-1) and a first current measured value detected by a first current measuring device (107-1) (109-1) a current flow through the first controllable switch (101-1) to generate a first pulse-width-modulated switching signal for controlling the first controllable switch (101-1); wherein the first controllable switch (101-1) is designed to transition from the first switching state to the second switching state in accordance with the first pulse-width-modulated switching signal; einem zweiten steuerbaren Schalter (101-2), welcher einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand aufweist;a second controllable switch (101-2) which has a first switching state and a second switching state; einem zweiten Stromschaltregler (103-2) zur Schaltsteuerung des zweiten steuerbaren Schalters (101-2), wobei der zweite Stromschaltregler (103-2) ausgebildet ist, auf Grundlage eines Stromreferenzwerts (105-2) und eines von einem weiteren Strommessgerät (107-2) erfassten zweiten Strommesswerts (109-2) eines Stromflusses durch den zweiten steuerbaren Schalter (101-2) ein zweites pulsweitenmoduliertes Schaltsignal zur Steuerung des zweiten steuerbaren Schalters (101-2) zu erzeugen, wobei der zweite steuerbare Schalter (101-2) ausgebildet ist, entsprechend dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal von dem dritten Schaltzustand in den vierten Schaltzustand überzugehen; und einem Referenzwertregler (111), welcher ausgebildet ist, auf Grundlage des ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal und des zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignals den Stromreferenzwert (105-1, 105-2) jeweils separat für den ersten Stromschaltregler (103-1) und den zweiten Stromschaltregler (103-2) zu ändern.a second current switching regulator (103-2) for switching control of the second controllable switch (101-2), the second current switching regulator (103-2) being designed on the basis of a current reference value (105-2) and one of a further current measuring device (107- 2) detected second current measurement value (109-2) of a current flow through the second controllable switch (101-2) to generate a second pulse-width-modulated switching signal for controlling the second controllable switch (101-2), the second controllable switch (101-2) is designed to transition from the third switching state to the fourth switching state in accordance with the second pulse-width-modulated switching signal; and a reference value controller (111), which, based on the first pulse-width-modulated switching signal and the second pulse-width-modulated switching signal, the current reference value (105-1, 105-2) each separately for the first current switching controller (103-1) and the second current switching controller (103 -2) to change. 2018/5091 17 BE2018/50912018/5091 17 BE2018 / 5091 2. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Stromschaltregler (103-1) einen ersten proportionalen-integrierenden-derivativen (PID) Regler (115-1) aufweist und ausgebildet ist, den ersten Strommesswert (109-1) auf Grundlage des Stromreferenzwerts (105-1) zu verarbeiten, insbesondere den ersten Strommesswert (109-1) von dem Stromreferenzwert (105-1) zu subtrahieren und diesen Differenzwert als ein erstes Eingangssignal dem ersten PID-Regler (115-1) bereitzustellen.2. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the first current switching regulator (103-1) has a first proportional-integrating-derivative (PID) regulator (115-1) and is designed to measure the first current measurement value (109-1) to process on the basis of the current reference value (105-1), in particular to subtract the first current measurement value (109-1) from the current reference value (105-1) and to provide this difference value as a first input signal to the first PID controller (115-1). 3. Stromschaltersteuerung (100) nach Anspruch 2, wobei der erste PIDRegler (115-1) ausgebildet ist, auf Grundlage des ersten Eingangssignals ein erstes Schaltzeitregelsignal bereitzustellen.3. The power switch control (100) according to claim 2, wherein the first PID controller (115-1) is designed to provide a first switching time control signal based on the first input signal. 4. Stromschaltersteuerung (100) nach Anspruch 3, wobei der erste Stromschaltregler (103-1) einen ersten Signalgenerator (117-1) aufweist, welcher ausgebildet ist, das erste Schaltzeitregelsignal in das erste pulsweitenmodulierte Schaltsignal zur Ansteuerung des ersten steuerbaren Stromschalters (101-1), zu wandeln.4. Current switch control (100) according to claim 3, wherein the first current switching regulator (103-1) has a first signal generator (117-1) which is designed to convert the first switching time control signal into the first pulse-width-modulated switching signal for controlling the first controllable current switch (101- 1) to walk. 5. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Stromschaltregler (103-2) einen zweiten proportional-integral-derivativen (PID) Regler (115-2) aufweist und ausgebildet ist, den zweiten Strommesswert (109-2) auf Grundlage des Stromreferenzwerts (105-2) zu verarbeiten, insbesondere den zweiten Strommesswert (109-2) von dem Stromreferenzwert (105-2) zu subtrahieren und als ein zweites Eingangssignal dem zweiten PID-Regler (115-2) bereitzustellen.5. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the second current switching regulator (103-2) has a second proportional-integral-derivative (PID) regulator (115-2) and is designed to measure the second current value (109-2) to process on the basis of the current reference value (105-2), in particular to subtract the second current measurement value (109-2) from the current reference value (105-2) and to provide it as a second input signal to the second PID controller (115-2). 6. Stromschaltersteuerung (100) nach Anspruch 5, wobei der zweite PIDRegler (115-2) ausgebildet ist, auf Grundlage des zweiten Eingangssignals ein zweites Schaltzeitregelsignal bereitzustellen.6. The power switch control (100) according to claim 5, wherein the second PID controller (115-2) is designed to provide a second switching time control signal based on the second input signal. 7. Stromschaltersteuerung (100) nach Anspruch 6, wobei der zweite Stromschaltregler (103-2) einen zweiten Signalgenerator (117-2) aufweist, welcher ausgebildet ist, das zweite Schaltzeitregelsignal in das erste pulsweitenmodulierte Schaltsignal zur Ansteuerung des zweiten steuerbaren Stromschalters (101-2), zu wandeln.7. The power switch control (100) according to claim 6, wherein the second power switching regulator (103-2) has a second signal generator (117-2) which is designed to convert the second switching time control signal into the first pulse-width-modulated switching signal for controlling the second controllable current switch (101- 2) to walk. 8. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Referenzwertregler (111) ausgebildet ist, ein Referenzwertregelsignal zu erzeugen und dieses mit dem Stromreferenzwert (105-1, 105-2) zu verarbeiten, insbesondere das8. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the reference value controller (111) is designed to generate a reference value control signal and to process this with the current reference value (105-1, 105-2), in particular that 2018/50912018/5091 BE2018/5091BE2018 / 5091 Referenzwertregelsignal zu dem Stromreferenzwert (105-1) zu addieren und/oder von dem Stromreferenzwert (105-2) zu subtrahieren.Add reference value control signal to the current reference value (105-1) and / or subtract from the current reference value (105-2). 9. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Referenzwertregler (111) ausgebildet ist, einen Differenzwert zwischen dem ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal und dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal zu erzeugen.9. Power switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the reference value controller (111) is designed to generate a difference value between the first pulse-width-modulated switching signal and the second pulse-width-modulated switching signal. 10. Stromschaltersteuerung (100) nach Anspruch 9, wobei der Referenzwertregler (111) einen weiteren proportionalen-integrierenden-derivativen (PID) Regler (113) aufweist und ausgebildet ist, dem weiteren PID-Regler (113) den Differenzwert als ein Eingangssignal bereitzustellen, und wobei der PID-Regler (113) ausgebildet ist, das Referenzwertregelsignal zu erzeugen.10. The power switch control (100) according to claim 9, wherein the reference value controller (111) has a further proportional-integrating-derivative (PID) controller (113) and is designed to provide the further PID controller (113) with the difference value as an input signal. and wherein the PID controller (113) is designed to generate the reference value control signal. 11. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit dem ersten Strommessgerät (107-1), welches ausgebildet ist, den ersten Strommesswert (109-1) eines durch den ersten steuerbaren Schalter (101-1) fließenden Stroms zu erfassen, und mit dem zweiten Strommessgerät (107-2), welches ausgebildet ist, den zweiten Strommesswert (109-2)eines durch den zweiten steuerbaren Schalter (101-2) fließenden Stroms zu erfassen, wobei das erste Strommessgerät (107-1) und/oder das zweite Strommessgerät (107-2) jeweils einen Strommesswiderstand (119-1, 119-2) umfassen.11. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, with the first current measuring device (107-1), which is designed to detect the first current measured value (109-1) of a current flowing through the first controllable switch (101-1), and with the second current measuring device (107-2), which is designed to detect the second current measured value (109-2) of a current flowing through the second controllable switch (101-2), the first current measuring device (107-1) and / or the second current measuring device (107-2) each comprise a current measuring resistor (119-1, 119-2). 12. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Stromschaltregler (103-1), der zweite Stromschaltregler (103-2) und/oder der Referenzwertregler (111) Teil eines digitalen Signalprozessors (DSP) sind und/oder wobei der erste Stromschaltregler (103-1), der zweite Stromschaltregler (103-2) und/oder der Referenzwertregler (111) zumindest teilweise als ein Softwareprogramm realisiert sind, welches von dem digitalen Signalprozessor ausführbar ist.12. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the first current switching regulator (103-1), the second current switching regulator (103-2) and / or the reference value regulator (111) are part of a digital signal processor (DSP) and / or wherein the first current switching regulator (103-1), the second current switching regulator (103-2) and / or the reference value regulator (111) are at least partially implemented as a software program which can be executed by the digital signal processor. 13. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste steuerbare Schalter(101-1) und der zweite steuerbare Schalter(101-2) elektrisch parallel zueinander angeordnet sind, und wobei ein Regelverbund (121), umfassend den ersten Stromschaltregler (103-1), den zweiten Stromschaltregler (103-2) und den Referenzwertregler (111), ausgebildet ist, den ersten steuerbaren Schalter(101-1) mit dem ersten pulsweitenmodulierten Schaltsignal zu beaufschlagen und den zweiten steuerbaren Schalter(101-2) mit dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal zu beaufschlagen.13. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the first controllable switch (101-1) and the second controllable switch (101-2) are arranged electrically in parallel to one another, and wherein a control system (121) comprising the first current switching regulator (103-1), the second current switching regulator (103-2) and the reference value regulator (111) is designed to apply the first pulse-width-modulated switching signal to the first controllable switch (101-1) and the second controllable switch (101-2) to be loaded with the second pulse-width-modulated switching signal. 2018/5091 19 BE2018/50912018/5091 19 BE2018 / 5091 14. Stromschaltersteuerung (100) nach Anspruch 13, wobei der Regelverbund (121) ausgebildet ist, mittels einer Steuerung der jeweiligen Schaltzeiten der steuerbaren Schalter (101-1, 101-2) eine Stromstärke und/oder eine Stromfrequenz eines14. Power switch control (100) according to claim 13, wherein the control system (121) is formed by controlling the respective switching times of the controllable switches (101-1, 101-2) a current and / or a current frequency Summenstromes, welcher als Summensignal des durch den ersten steuerbaren Schalter(101-1) fließenden Stroms und des durch den zweiten steuerbaren Schalter(1012) fließenden Stroms gebildet ist, zu regeln.Total current, which is formed as a sum signal of the current flowing through the first controllable switch (101-1) and the current flowing through the second controllable switch (1012). 15. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Referenzwertregler (111) ausgebildet ist, eine Abweichung des ersten Strommesswertes (109-1) von dem tatsächlich durch den ersten steuerbaren Schalter (101-1) fließenden Stroms und/oder eine Abweichung des zweiten Strommesswertes (109-2) von dem tatsächlich durch den zweiten steuerbaren Schalter (101-2) fließenden Stroms mittels einer Regelung des Stromreferenzwertes (105-1, 105-2) zu kompensieren, um hochfrequente Stromschwingungen mit einer Frequenz in dem Bereich von 20 kHz bis 30 MHz zu dämpfen.15. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the reference value controller (111) is designed, a deviation of the first current measured value (109-1) from the current actually flowing through the first controllable switch (101-1) and / or Compensate for the deviation of the second current measurement value (109-2) from the current actually flowing through the second controllable switch (101-2) by means of a regulation of the current reference value (105-1, 105-2) in order to produce high-frequency current oscillations with a frequency in the range attenuate from 20 kHz to 30 MHz. 16. Stromschaltersteuerung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste pulsweitenmodulierte Schaltsignal gegenüber dem zweiten pulsweitenmodulierten Schaltsignal um eine halbe Schaltperiode phasenverschoben ist, um in Summe den Strom durch den ersten steuerbaren Schalter (101-1) und den Strom durch den zweiten steuerbaren Schalter (101-2) gegeneinander zu einem Gleichstromsignal zu kompensieren.16. Current switch control (100) according to one of the preceding claims, wherein the first pulse-width-modulated switching signal is phase-shifted by half a switching period in relation to the second pulse-width-modulated switching signal, in order to sum the current through the first controllable switch (101-1) and the current through the second controllable switch (101-2) against each other to compensate for a DC signal.
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